JP2006340099A - Gateway unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の制御ユニットが通信線により接続されたネットワークが複数形成され、前記複数のネットワーク間を接続して通信フレームの受信処理および送信処理を行なうゲートウェイ装置に関するものである。 The present invention relates to a gateway apparatus in which a plurality of networks in which a plurality of control units are connected by communication lines are formed, and the plurality of networks are connected to perform communication frame reception processing and transmission processing.
例えば車両において搭載機器を電子的に制御する制御ユニットが多数採用されるにしたがい、その制御ユニット間においてデータを共有化し、各制御ユニットにおいて分散制御や協調制御を行なう要求が高まっている。例えば、車両において、シートやドア等のボディ系、エンジン,電子スロットル等のパワートレイン系、さらにナビゲーション装置,VICS,ETC等のマルチメディア系といった区分けでそれぞれの制御ユニットをネットワーク化し、さらに各ネットワーク間をデータである通信フレームの中継が可能なゲートウェイ装置を介して接続することが検討されている。 For example, as a large number of control units that electronically control on-board equipment are adopted in a vehicle, there is an increasing demand for sharing data among the control units and performing distributed control and cooperative control in each control unit. For example, in a vehicle, each control unit is networked according to the classification of body systems such as seats and doors, power train systems such as engines and electronic throttles, and multimedia systems such as navigation devices, VICS, and ETC. Are being considered to be connected via a gateway device capable of relaying communication frames as data.
上記ゲートウェイ装置として、監視制御の対象となる装置、その監視制御に供される端末もしくは通信回線が輻輳状態に陥り、またはこれらに障害が発生した場合であっても安定に作動する監視制御支援装置が考案されている(特許文献1参照)。 As the gateway device, a monitoring control support device that operates stably even when a device subject to monitoring control, a terminal or a communication line used for the monitoring control falls into a congestion state, or a failure occurs in them. Has been devised (see Patent Document 1).
また、データ通信の信頼性が十分で中継を円滑に実施可能とするために、データ本体とともに該データ本体の付帯情報を含み、該付帯情報として、データ本体の種類の情報および多重通信線上での衝突調停用にデータ本体の種類ごとに設定された優先度の情報を含むデータ中継装置において、中継するデータをデータの種類ごとに一時保持するバッファからなるバッファ群と、中継元の多重通信線で今回受信した今回受信データの付帯情報と、既に受信されてバッファに格納されている受信済データの付帯情報とに基づいて、今回受信データまたは受信済データの優先度を調整する優先度調整手段を備えたデータ中継装置が考案されている(特許文献2参照)。 In addition, in order to make the data communication sufficiently reliable and enable relaying smoothly, the data body includes incidental information of the data body, and the incidental information includes information on the type of the data body and the multiplex communication line. In a data relay device that includes priority information set for each type of data body for collision arbitration, a buffer group consisting of buffers that temporarily hold data to be relayed for each data type, and a relay source multiplex communication line Priority adjustment means for adjusting the priority of the currently received data or received data based on the incidental information of the currently received data received this time and the incidental information of the received data already received and stored in the buffer. A data relay device provided has been devised (see Patent Document 2).
特許文献1の例では、各装置から送られてくる監視制御にかかわるメッセージを収集し、そのメッセージに基づいて待ち行列への蓄積および待ち行列からの配信を行なっているが、各装置からメッセージを送ることで通信回線の負荷が増大する。また、監視制御支援装置でメッセージを記憶する必要があるため、相応の記憶領域を必要とし装置のコスト上昇の要因となる。また、監視制御にかかわるメッセージを送信しない、すなわち通信プロトコルの異なる装置の監視はできず、システムとしての柔軟性に欠けるという問題もある。
In the example of
特許文献2の例では、データを中継装置に送信する側でデータの優先度を設定する必要がある。よって、データの優先度に間するパラメータのない、すなわち通信プロトコルの異なる装置からのデータの中継を行なうことはできない。
In the example of
車載制御ユニットのネットワーク化が制御系毎に進むと、車両内に目的の異なる通信ネットワークが混在し、ゲートウェイ装置は各通信ネットワークを跨いだ通信中継を行なう必要がある。通信ネットワークにより通信プロトコルあるいは通信速度が異なる場合、ゲートウェイ装置は各通信ネットワークの通信プロトコルあるいは通信速度の差異を吸収しなければならないため、ゲートウェイ装置の複雑化や処理負荷の増大は免れない。また、単に受信したデータをそのまま中継するだけでは、通信量が増大して受信側の制御ユニットの負荷をいたずらに増大させてしまう。 When the in-vehicle control unit is networked for each control system, communication networks with different purposes are mixed in the vehicle, and the gateway device needs to perform communication relay across the communication networks. When the communication protocol or communication speed differs depending on the communication network, the gateway device must absorb the difference in the communication protocol or communication speed of each communication network, so the complexity of the gateway device and the increase in processing load are inevitable. Further, simply relaying received data as it is increases the amount of communication and unnecessarily increases the load on the receiving control unit.
例えば、ゲートウェイ装置であるゲートウェイECUが、通信速度が1Mビット/secと比較的速い制御系通信ネットワークと、通信速度が10kビット/secと比較的遅いボディ系通信ネットワークとの中継を行なう場合、単に制御系通信ネットワークからのデータをボディ系通信ネットワークへ中継すると、ボディ系通信ネットワークの通信容量を超えてしまうため、ボディ系通信ネットワークに中継する通信フレームの優先順位を下げる、あるいは通信フレームの中継処理タイミングを限定してボディ系通信ネットワークへ中継する頻度を抑制する等の処置がとられている。 For example, when the gateway ECU, which is a gateway device, relays between a control communication network having a relatively high communication speed of 1 Mbit / sec and a body communication network having a relatively low communication speed of 10 kbit / sec, If data from the control communication network is relayed to the body communication network, the communication capacity of the body communication network will be exceeded, so the priority of communication frames relayed to the body communication network will be lowered, or communication frame relay processing will be performed. Measures are taken such as limiting the timing and suppressing the frequency of relaying to the body communication network.
しかし、ボディ系通信ネットワークの通信速度を1Mビット/secとした場合、ボディ系通信ネットワークの通信容量は超えないが、ボディ系通信ネットワークに含まれる制御ユニット(ECU)に過剰にデータが送られて通信処理の負荷を増大させてしまう。また、ゲートウェイ装置の中継処理の負荷も増大する。 However, when the communication speed of the body communication network is 1 Mbit / sec, the communication capacity of the body communication network does not exceed, but excessive data is sent to the control unit (ECU) included in the body communication network. This increases the communication processing load. Also, the relay processing load of the gateway device increases.
また、通信プロトコルによっては通信フレームに通信の優先順位を含めることができるものもあるが、ゲートウェイ装置およびネットワークの構成上、その通信プロトコルを常に使用できるというわけではない。 Some communication protocols can include communication priority in a communication frame. However, the communication protocol cannot always be used due to the configuration of the gateway device and the network.
上記問題を背景として、本発明の課題は、通信量を抑制しつつデータ通信の信頼性が十分で中継を円滑に実施可能とするゲートウェイ装置を提供することにある。 Against the background of the above problems, an object of the present invention is to provide a gateway apparatus that can sufficiently perform relaying with sufficient reliability of data communication while suppressing the amount of communication.
本発明は、上記課題を解決するためのゲートウェイ装置を提供するものである。即ち、請求項1によれば、複数の制御ユニットが通信線により接続されたネットワークが複数形成され、複数のネットワーク間を接続して通信フレームの受信処理および送信処理を行なうゲートウェイ装置において、ネットワークからの通信フレームを受信してフレームバッファに格納する受信手段と、フレームバッファに格納された通信フレームに中継優先度を設定する中継優先度設定手段と、フレームバッファに格納された通信フレームを中継優先度に基づいてネットワークに送信する送信手段と、を備えることを特徴とするゲートウェイ装置として構成される。
The present invention provides a gateway device for solving the above problems. That is, according to
本発明によって、制御ユニットから送られてくる通信フレームに中継優先度の情報あるいは付帯情報が含まれていなくても中継優先度を設定することが可能となる。さらに、ネットワークの通信プロトコルに依存しないため柔軟に対応できるという利点もある。 According to the present invention, it is possible to set the relay priority even if the communication frame sent from the control unit does not include relay priority information or incidental information. Furthermore, since it does not depend on the communication protocol of the network, there is an advantage that it can be flexibly handled.
請求項2によれば、本発明のゲートウェイ装置における中継優先度設定手段は、受信した通信フレームをフレームバッファに格納する際に、当該フレームバッファに通信フレームが既に格納されている場合に当該通信フレームの中継優先度をより高くする構成をとることができる。 According to the second aspect, the relay priority setting means in the gateway device of the present invention stores the received communication frame in the frame buffer when the communication frame is already stored in the frame buffer. The relay priority can be made higher.
当該フレームバッファに通信フレームが既に格納されているということは、当該通信フレームが送信されるのを待っている状態である。前に受信した通信フレームがまだ送信されていないにもかかわらず通信フレームが受信されるということは、その通信フレームは早急に送信すべきものと判断できる。上記構成によって、ネットワークの通信状態に応じて適切に中継優先度を設定できるとともに、通信フレームの中継の効率化を図ることができる。 The fact that the communication frame is already stored in the frame buffer means that the communication frame is waiting to be transmitted. If a communication frame is received even though a previously received communication frame has not yet been transmitted, it can be determined that the communication frame should be transmitted immediately. With the above configuration, the relay priority can be set appropriately according to the communication state of the network, and the efficiency of relaying the communication frame can be improved.
請求項3によれば、本発明のゲートウェイ装置における中継優先度設定手段は、受信した通信フレームの内容に基づいて中継優先度を設定する構成をとることができる。
According to
上記構成では、受信した通信フレームの内容に中継優先度の情報あるいは付帯情報を含む必要はないため、ネットワークの通信プロトコルに依存せず中継優先度を設定することが可能となる。 In the above configuration, it is not necessary to include relay priority information or incidental information in the content of the received communication frame, so that it is possible to set the relay priority without depending on the network communication protocol.
請求項4によれば、本発明のゲートウェイ装置における通信フレームは通信内容の種別を表す通信種別情報を含み、中継優先度設定手段は通信種別情報に応じて中継優先度を設定する構成をとることができる。 According to claim 4, the communication frame in the gateway device of the present invention includes communication type information indicating the type of communication content, and the relay priority setting means sets the relay priority according to the communication type information. Can do.
通信フレームの送信タイミングはネットワークによって異なる。通信フレームにどのネットワークからのものか、どんな内容のデータなのか等の通信内容の種別を表す通信種別情報が含まれていれば、例えば、短い周期で定期送信を行なうネットワークからの通信フレームの中継優先度はより低く設定し、スイッチの状態変化等のイベントが発生したときにのみ送信を行なうネットワークからの通信フレームの中継優先度はより高くすることで、必要なデータを適切なタイミングで中継することができる。 The transmission timing of the communication frame varies depending on the network. If the communication frame contains communication type information indicating the type of communication content such as from which network, what type of data, etc., for example, relay of the communication frame from a network that periodically transmits in a short cycle The priority is set lower and the relay priority of the communication frame from the network that transmits only when an event such as a switch state change occurs is higher, so that necessary data is relayed at an appropriate timing. be able to.
請求項5によれば、本発明のゲートウェイ装置における通信フレームは制御ユニットの識別情報を含み、中継優先度設定手段は識別情報に応じて中継優先度を設定する構成をとることができる。 According to the fifth aspect, the communication frame in the gateway device of the present invention can include the identification information of the control unit, and the relay priority setting means can set the relay priority according to the identification information.
同じネットワークに含まれていても制御ユニットによって通信フレームの送信タイミングが異なる場合がある。また、故障診断モードあるいは整備モードのような特定のモードでのみネットワークに接続され通信フレームを送信する制御ユニットもある。上記構成によって、特定の制御ユニットからの通信フレームの優先度を適切な値とすることが可能となり、通信フレームの中継の効率化を図ることができる。 Even if included in the same network, the transmission timing of the communication frame may differ depending on the control unit. There is also a control unit that is connected to a network and transmits a communication frame only in a specific mode such as a failure diagnosis mode or a maintenance mode. With the above configuration, the priority of the communication frame from the specific control unit can be set to an appropriate value, and the efficiency of relaying the communication frame can be improved.
請求項6によれば、本発明のゲートウェイ装置は、ネットワークの通信状態を監視する監視手段を備え、中継優先度設定手段は通信状態に基づいて中継優先度を設定する構成をとることができる。 According to the sixth aspect of the present invention, the gateway device of the present invention can include a monitoring unit that monitors the communication state of the network, and the relay priority setting unit can set the relay priority based on the communication state.
上記構成によっても、短い周期で定期送信を行なうネットワークからの通信フレームの中継優先度はより低く設定し、スイッチの状態変化等のイベントが発生したときにのみ送信を行なうネットワークからの通信フレームの中継優先度はより高くすることで、必要なデータを適切なタイミングで中継することができる。 Even with the above configuration, the relay priority of a communication frame from a network that periodically transmits in a short cycle is set lower, and the communication frame is relayed from a network that transmits only when an event such as a switch state change occurs. By making the priority higher, necessary data can be relayed at an appropriate timing.
請求項7によれば、本発明のゲートウェイ装置における監視手段は通信フレームの受信量を監視し、中継優先度設定手段は当該通信フレームの受信量に応じて中継優先度を設定する構成をとることができる。 According to claim 7, the monitoring means in the gateway device of the present invention monitors the reception amount of the communication frame, and the relay priority setting means sets the relay priority according to the reception amount of the communication frame. Can do.
制御ユニットの故障等の理由で通常の受信量を超える通信フレームを受信した場合、当該通信フレームの中継優先度をより低く設定することで、検索手段による所定の範囲内に含まれにくくすることで不要な通信フレームの送信を抑止することが可能となる。 When a communication frame exceeding the normal reception amount is received due to a failure of the control unit, etc., by setting the relay priority of the communication frame lower, it is made difficult to be included in the predetermined range by the search means It is possible to suppress transmission of unnecessary communication frames.
請求項8によれば、本発明のゲートウェイ装置は、フレームバッファに格納された通信フレームから中継優先度が所定の範囲内に含まれるものを検索する検索手段を備え、送信手段は検索された通信フレームをネットワークへ送信する構成をとることができる。 According to the eighth aspect of the present invention, the gateway device of the present invention includes a search unit that searches for a relay frame having a relay priority within a predetermined range from communication frames stored in the frame buffer, and the transmission unit searches for the searched communication. A configuration can be adopted in which the frame is transmitted to the network.
通信フレームはネットワークあるいは制御ユニットによって、必要とする頻度あるいは内容が異なる。上記構成によって、必要とする通信フレームを必要なときにネットワークあるいは制御ユニットに送ることができ、通信フレームの中継の効率化を図ることができる。 The required frequency or content of the communication frame differs depending on the network or the control unit. With the above configuration, a necessary communication frame can be sent to a network or a control unit when necessary, and the efficiency of relaying the communication frame can be improved.
請求項9によれば、本発明のゲートウェイ装置は、所定の範囲は所定のタイミング、あるいは通信フレームのフレームバッファへの格納状態によって変更可能である構成をとることができる。 According to the ninth aspect of the present invention, the gateway device of the present invention can take a configuration in which the predetermined range can be changed by a predetermined timing or a storage state of the communication frame in the frame buffer.
図4はフレームバッファに含まれる各通信フレームの中継優先度Priを抜粋して表したものである。図4(a)は全フレームバッファの中継優先度を示している。例えば所定のタイミングを5msec周期とし、そのタイミングで周回処理により通信フレームの送信処理が行なわれるとすると、最初の周回処理では図4(b)に示される中継優先度Priが最も高い1の通信フレームのみを検索して送信する。次の周回処理では図4(c)に示される中継優先度Priが2より高い通信フレームを検索して送信する。そして、その次の周回処理では図4(d)に示される中継優先度Priが3より高い通信フレームを検索して送信する。上記構成によって、必要な通信フレームを適切なタイミングで送信することが可能となり、通信フレームの中継の効率化を図ることができる。 FIG. 4 shows the relay priority Pri of each communication frame included in the frame buffer. FIG. 4A shows the relay priority of all frame buffers. For example, assuming that the predetermined timing is a 5 msec cycle and the transmission process of the communication frame is performed by the circulation process at that timing, the communication frame having the highest relay priority Pri shown in FIG. Only search and send. In the next round processing, a communication frame having a relay priority Pri higher than 2 shown in FIG. In the next rounding process, a communication frame having a relay priority Pri higher than 3 shown in FIG. With the above configuration, it is possible to transmit a necessary communication frame at an appropriate timing, and it is possible to improve the efficiency of relaying the communication frame.
また、例えば中継優先度Priが最も高い1の通信フレームのみを検索して送信するタイミングで、中継優先度Priが1の通信フレーム数が所定の値を下回る場合、中継優先度Priが2の通信フレームを検索して該所定の値を下回る数だけ送信してもよい。本構成によっても通信フレームの中継の効率化を図ることができる。 Further, for example, when only the communication frame with the highest relay priority Pri is searched and transmitted, and the number of communication frames with the relay priority Pri is less than a predetermined value, the communication with the relay priority Pri of 2 is performed. A frame may be searched and transmitted by a number less than the predetermined value. Also with this configuration, it is possible to improve the efficiency of relaying communication frames.
中継データ量が多い状況においても速やかにデータを中継することが可能なゲートウェイ装置を提供するという目的を、受信した通信フレーム毎に中継優先度を設定し、その中継優先度が所定の範囲に含まれる通信フレームを検索して送信する構成により実現した。 The purpose of providing a gateway device that can relay data quickly even in situations where there is a large amount of relay data is to set a relay priority for each received communication frame, and the relay priority is included in a predetermined range This is realized by a configuration that searches for and transmits communication frames.
以下、本発明の実施の形態を、本発明のゲートウェイ装置を車両に適用した例をもとに説明する。なお、本発明のゲートウェイ装置の適用範囲を車両に限定するものではなく、例えばネットワーク通信機器にも適用可能である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on an example in which the gateway device of the present invention is applied to a vehicle. The scope of application of the gateway device of the present invention is not limited to a vehicle, and can be applied to, for example, a network communication device.
図1は、本発明のゲートウェイ装置および周辺ネットワークの構成の全体構成を示すブロック図である。車両の搭載機器を電子的に制御する各種の制御ユニットがネットワークを形成し、通信バス、さらにはゲートウェイ装置を介して相互に接続されている。 FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of the gateway device and peripheral network of the present invention. Various control units that electronically control on-vehicle equipment form a network, and are connected to each other via a communication bus and further a gateway device.
図1の例では、通信バス−1にボディ系のネットワークが構成され、ドアロックを制御するECU−A,シートの位置を調整するECU−Bが接続されている。また、通信バス−2にパワートレイン系のネットワークが構成され、エンジンを制御するECU−C,変速機を制御するECU−D,ブレーキを制御するECU−Eが接続されている。
In the example of FIG. 1, a body system network is configured on the
図2のように、ゲートウェイ装置10は、通信バス−1,通信バス−2がそれぞれ接続される本発明の受信手段,送信手段である第1通信I/F16,第2通信I/F17と、通信バス−1および通信バス−2間のデータ伝送を制御するMPU11とを備え、ゲートウェイ装置10で行なう各種処理をMPU11で実行する。本発明の中継優先度設定手段,閾値設定手段,検索手段,監視手段であるMPU11には、データ伝送処理を含む各種処理の実行時に使用するデータまたはプログラムなどが記憶されるRAM12、フラッシュメモリ13およびROM14が接続されている。
As shown in FIG. 2, the
ROM14には、例えば、ゲートウェイ装置10で行なう各種処理を実行するためのメインプログラム14p、およびゲートウェイ装置10の機器番号などの機器識別情報14bが記憶されている。フラッシュメモリ13には、例えば、ゲートウェイ装置10で行なう各種処理を実行するための処理プログラム13pが記憶されている。MPU11は、ROM14に記憶されているメインプログラム14pを実行すると共に、フラッシュメモリ13から必要な処理プログラム13pを読出して実行する。処理プログラム13pは、MPU11により更新することが可能である。更新処理は、例えばインストルメントパネルに設けられた図示しないスイッチ等の入力操作部によって実施する。
The
各種処理の実行に必要なデータは、MPU11により、RAM12,フラッシュメモリ13,およびROM14から読み出される。また、処理結果は、MPU11により、RAM12またはフラッシュメモリ13に記憶される。例えば、ECU−A〜ECU−Eのアドレスを含むアドレステーブルがRAM12に記憶され、データの転送をブロックする送信元および/または送信先などのフィルタリングポリシがフラッシュメモリ13に記憶される。MPU11は、前記アドレステーブルおよびフィルタリングポリシを参照して、通信フレーム中継処理を行なう。なお、RAM12を使用せずにフラッシュメモリ13のみを使用することも可能である。
Data necessary for executing various processes is read from the
通信バス−1,通信バス−2で用いる通信プロトコルは、公知のトークンパッシング方式,CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection:衝突検出型搬送波検知多重アクセス)方式やTDMA(Time Division Multiple Access:時分割多元接続)方式等、公知の各種プロトコルを採用してもよい。また、各ネットワークで異なる通信プロトコルを採用することも可能である。第1通信I/F16,第2通信I/F17は、それぞれのネットワークの通信プロトコルに対応した周知の通信LSI16a,17a等を含む回路構成となっている。
The communication protocols used in the communication bus-1 and the communication bus-2 are known token passing systems, CSMA / CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) systems, and TDMA (Time Division Multiple Access: Various known protocols such as a time division multiple access method may be employed. It is also possible to employ different communication protocols for each network. The first communication I /
通信バス−1あるいは通信バス−2からの通信フレームの受信は以下の(1)あるいは(2)の少なくとも一方を用いて行なう。
(1)通信バス−1あるいは通信バス−2から受信した通信フレームを、通信I/F16,第2通信I/F17に含まれてRAM等で構成されるバッファ16b,17bに蓄積する。受信した通信フレームを各バッファに蓄積する方法は、通信LSI16a,17aから通信フレームを各バッファに直接転送する方法、通信I/F16,17の全体制御を行なう図示しないCPUにより動作する制御プログラムにより通信LSI16a,17aから通信フレームをバッファ16b,17bに転送する方法のいずれを用いてもよい。
(2)通信バス−1あるいは通信バス−2から受信した通信フレームを、メインプログラム14pに含まれる通信ドライバプログラムにより、通信I/F16あるいは第2通信I/F17から取り込んでRAM12に領域が確保されるバッファ12aに蓄積する。
なお、通信バス−1あるいは通信バス−2から通信フレームを受信した場合には、通信フレームを受信した旨を示す通信フレーム受信フラグをセットする。通信フレーム受信フラグは通信フレーム毎に領域が確保される。
Reception of a communication frame from the communication bus-1 or communication bus-2 is performed using at least one of the following (1) or (2).
(1) The communication frames received from the communication bus-1 or the communication bus-2 are stored in the buffers 16b and 17b that are included in the communication I /
(2) The communication frame received from the communication bus-1 or the communication bus-2 is fetched from the communication I /
When a communication frame is received from communication bus-1 or communication bus-2, a communication frame reception flag indicating that the communication frame has been received is set. An area for the communication frame reception flag is secured for each communication frame.
なお、接続される通信バスの数には制約はなく、パワートレイン系,ボディ系のネットワークの他に、マルチメディア系、およびエアバック等のセイフティ系のネットワークを構成に含めてもよい。この場合、これら追加されるネットワークの通信プロトコルに対応した通信I/Fも追加される。 The number of communication buses to be connected is not limited, and a safety network such as a multimedia system and an air bag may be included in the configuration in addition to a power train system and a body system network. In this case, a communication I / F corresponding to the communication protocol of the added network is also added.
図10のように、通信フレームは、ヘッダ部とデータ部を含み、データ部にはデータ本体が書き込まれている。ヘッダ部には、パワートレイン系,ボディ系等のネットワーク種別を表す通信種別情報,ECU−A〜ECU−Eの機器識別情報であったり、車両速度やエンジン回転数といった通信フレームの意味合いを示したりするIDと、通信フレームの送信先とが含まれる。また、データ本体の長さを示すデータレングスコード(DLC)を含んでもよい。 As shown in FIG. 10, the communication frame includes a header portion and a data portion, and a data body is written in the data portion. The header portion includes communication type information representing network types such as powertrain and body systems, device identification information of ECU-A to ECU-E, and the meaning of communication frames such as vehicle speed and engine speed. ID to be transmitted and the transmission destination of the communication frame. Further, a data length code (DLC) indicating the length of the data body may be included.
図3はRAM12に領域が確保されるフレームバッファの構成例を示したものである。フレームバッファの構成は、以下の(1)〜(3)のうちのいずれを用いてもよい。
(1)データ部に含まれる通信フレームのID毎に領域が確保される。すなわち、DATA0には通信フレームのIDが0のデータ部の内容が、DATAmには通信フレームのIDがmのデータ部の内容が全て格納される。この場合中継優先度領域はID毎に一つずつ確保される。
(2)受信した通信フレームを例えば1バイト毎に分割してデータ領域に格納する。例えば、通信フレームのデータ部が8バイトならば、図3のデータ領域のmは8となり、データ領域の1から8に1バイトずつ格納される。この場合中継優先度領域は一つでもよい。つまり、フレームバッファはID毎に領域が確保される。
(3)受信した通信フレームを送信先の通信フレームの書式に変換してデータ領域に格納する。(1)のように送信する通信フレームのID毎に一括して格納しても、(2)のように1バイトずつ分割して格納してもよい。この場合中継優先度領域は送信先毎に一つずつ確保される。
FIG. 3 shows a configuration example of a frame buffer in which an area is secured in the
(1) An area is secured for each communication frame ID included in the data portion. That is, the contents of the data part with the communication frame ID 0 are stored in DATA0, and the contents of the data part with the communication frame ID m are stored in DATAm. In this case, one relay priority area is secured for each ID.
(2) The received communication frame is divided into bytes, for example, and stored in the data area. For example, if the data portion of the communication frame is 8 bytes, m in the data area in FIG. 3 is 8, and 1 byte is stored in 1 to 8 in the data area. In this case, the relay priority area may be one. That is, the frame buffer has an area for each ID.
(3) The received communication frame is converted into the format of the destination communication frame and stored in the data area. It may be stored in batches for each ID of the communication frame to be transmitted as in (1), or may be stored in units of 1 byte as in (2). In this case, one relay priority area is secured for each transmission destination.
上記のような構成により、ゲートウェイ装置10は、通信バス−1から第1通信I/F16により受信した通信フレームをフレームバッファに格納し、第2通信I/F17を介して通信バス−2へ送信すなわち中継する。例えば、ECU−Aからの通信フレームをECU−C〜ECU−Eに中継する。また、ECU−Aからの通信フレームを同じ通信バス−1に接続されるECU−Bに中継してもよい。逆に、通信バス−2に接続されるECU−Eからの通信フレームを通信バス−1に接続されるECU−A,ECU−Bに中継する。同様に、ECU−Eからの通信フレームを同じ通信バス−1に接続される例えばECU−Cに中継してもよい
With the configuration as described above, the
(中継優先度設定)
図5および図8を用いて受信した通信フレームをフレームバッファに格納する際に、当該フレームバッファに通信フレームが既に格納されている場合に当該通信フレームの中継優先度を高くする中継優先度設定処理について説明する。図5は通信フレームの中継優先度の推移を示す図である。また、図8はゲートウェイ装置10のROM14に記憶され、MPU11で実行されるメインプログラム14pに含まれる中継優先度設定処理のフロー図である。なお、本処理はメインプログラム14pに含まれる他の処理とともに繰り返し実行される。
(Relay priority setting)
When a communication frame received using FIGS. 5 and 8 is stored in the frame buffer, a relay priority setting process for increasing the relay priority of the communication frame when the communication frame is already stored in the frame buffer. Will be described. FIG. 5 is a diagram showing the transition of the relay priority of the communication frame. FIG. 8 is a flowchart of the relay priority setting process stored in the
通信フレームを受信した場合、すなわち通信フレーム受信フラグがセットされ、通信フレームバッファ16b,17bあるいはバッファ12aに通信フレームが蓄積されている場合(S1:Yes)、受信した通信フレームに含まれるIDに対応するフレームバッファを参照して、既に通信フレームが格納されているかを確認する。通信フレームが格納されていない場合(S2:No)は、中継優先度を1ステップ高くして(S4)、フレームバッファに受信した通信フレームを格納し、該当する通信フレーム受信フラグをクリアする(S5)。このとき、バッファ16b,17bあるいはバッファ12aの内容はゼロクリアしてもよい。これは図5(a)の新規通信フレームを受信した場合に相当し、中継優先度Priを最低の3に設定している。 When the communication frame is received, that is, when the communication frame reception flag is set and the communication frame is stored in the communication frame buffer 16b, 17b or the buffer 12a (S1: Yes), it corresponds to the ID included in the received communication frame. Referring to the frame buffer to be checked, it is confirmed whether a communication frame has already been stored. If no communication frame is stored (S2: No), the relay priority is increased by one step (S4), the received communication frame is stored in the frame buffer, and the corresponding communication frame reception flag is cleared (S5). ). At this time, the contents of the buffers 16b and 17b or the buffer 12a may be cleared to zero. This corresponds to the case where the new communication frame shown in FIG. 5A is received, and the relay priority Pri is set to a minimum of 3.
一方、既に通信フレームが格納されている場合(S2:Yes)、その通信フレームの中継優先度が最高であるかを確認し、中継優先度が最高でない場合(S3:No)は中継優先度を1ステップ高くする(S4)。そして、フレームバッファに受信した通信フレームを格納する(S5)。このとき、バッファ16b,17bあるいはバッファ12aの内容はゼロクリアしてもよい。これは図5(a)の新規通信フレームを受信した後に通信フレームを受信した図5(b)に相当し、中継優先度Priを最低の3から2に1ステップ高くしている。 On the other hand, when the communication frame is already stored (S2: Yes), it is checked whether the relay priority of the communication frame is the highest. If the relay priority is not the highest (S3: No), the relay priority is set. Increase by one step (S4). Then, the received communication frame is stored in the frame buffer (S5). At this time, the contents of the buffers 16b and 17b or the buffer 12a may be cleared to zero. This corresponds to FIG. 5B in which the communication frame is received after receiving the new communication frame in FIG. 5A, and the relay priority Pri is increased by one step from the lowest 3 to 2.
なお、上述のステップS2〜S5までの処理は、バッファ16b,17bあるいはバッファ12aに蓄積されている全ての通信フレームを取り出すまで(S6:No)行なう。 Note that the processing from step S2 to step S5 described above is performed until all the communication frames stored in the buffers 16b, 17b or the buffer 12a are extracted (S6: No).
(中継優先度設定の別の例1)
図8の中継優先度設定処理において、受信した通信フレームのIDに通信種別情報が含まれる場合、その通信種別情報に応じて中継優先度を設定する方法を用いてもよい。例えば、短い周期で定期的に送られてくる通信フレームについては、その通信種別情報に対応するフレームバッファの中継優先度Priを最低の3に設定し、スイッチの状態変化等のイベントが発生したときにのみ送くられてくる通信フレームについては、そのIDに対応するフレームバッファの中継優先度を最高の1に設定する。
(Another example of relay priority setting 1)
In the relay priority setting process of FIG. 8, when the communication type information is included in the received communication frame ID, a method of setting the relay priority according to the communication type information may be used. For example, for a communication frame periodically sent in a short cycle, when the relay priority Pri of the frame buffer corresponding to the communication type information is set to a minimum of 3 and an event such as a switch state change occurs For communication frames sent only to, the relay priority of the frame buffer corresponding to the ID is set to the highest one.
なお、通信種別情報に対応して設定されるフレームバッファの中継優先度は、予めフラッシュメモリ13等に記憶されている。また、後述の通信頻度によって通信種別情報毎の中継優先度を設定する方法を合わせて用いてもよい。
The frame buffer relay priority set corresponding to the communication type information is stored in advance in the
(中継優先度設定の別の例2)
図8の中継優先度設定処理において、受信した通信フレームのIDに機器識別情報が含まれる場合、その機器識別情報に応じて中継優先度を設定する方法を用いてもよい。例えば、図7のように故障診断を行なうための故障診断装置20が接続され、その故障診断装置20からの通信フレームを受信した場合は、車両全体が故障診断モードで動作していると判断し、故障診断装置20からの通信フレームを格納するフレームバッファの中継優先度を最高の1に設定し、スイッチの状態変化等のイベントが発生したときにのみ送くられてくる通信フレームについては、その機器識別情報に対応するフレームバッファの中継優先度を2に設定し、定期的に送られてくる通信フレームについては、そのIDに対応するフレームバッファの中継優先度を最低の3に設定する。
(Another example 2 of relay priority setting)
In the relay priority setting process of FIG. 8, when the device identification information is included in the received communication frame ID, a method of setting the relay priority according to the device identification information may be used. For example, as shown in FIG. 7, when a
なお、機器識別情報に対応して設定されるフレームバッファの中継優先度は、予めフラッシュメモリ13等に記憶されている。また、後述の通信頻度によって中継優先度を設定する方法を合わせて用いてもよい。
The frame buffer relay priority set corresponding to the device identification information is stored in advance in the
(中継優先度設定の別の例3)
図8の中継優先度設定処理において、受信した通信フレームのIDに通信種別情報あるいは機器識別情報が含まれる場合、その通信フレームの受信頻度によって中継優先度を設定する方法を用いてもよい。例えば、図6のように所定の周期で定期的に送られるECU−Bからの通信フレームが、何らかの原因で所定の周期の半分の周期で送られてくると、中継優先度は通常よりも高く設定されてしまう。すると、ECU−Cへは通常の2倍の頻度で通信フレームが送られてしまうが、ECU−Cでは受信処理の負荷が増大してECU−C自体の動作に影響を及ぼすこともあり得る。
(Another example 3 of relay priority setting)
In the relay priority setting process of FIG. 8, when communication type information or device identification information is included in the received communication frame ID, a method of setting the relay priority according to the reception frequency of the communication frame may be used. For example, as shown in FIG. 6, when a communication frame from ECU-B periodically sent at a predetermined cycle is sent at a half cycle of the predetermined cycle for some reason, the relay priority is higher than usual. It will be set. Then, although a communication frame is sent to ECU-C twice as often as usual, the load of reception processing in ECU-C may increase and affect the operation of ECU-C itself.
そこで、フラッシュメモリ13等に通信種別情報あるいは機器識別情報毎の通信フレーム送信周期を基準周期として記憶しておき、MPU11の持つタイマ機能を利用して、通信種別情報あるいは機器識別情報毎の通信フレーム受信周期を測定し、例えばECU−Cからの通信フレーム受信周期が通常の半分となった場合、ECU−Cからの通信フレームに対応するフレームバッファに、通常設定する中継優先度よりも1ランク低い中継優先度に設定する。
Therefore, the communication frame transmission cycle for each communication type information or device identification information is stored in the
実際のフレーム受信周期と基準周期との比率と、中継優先度のランクの下げ幅をマップデータとしてフラッシュメモリ13等に記憶し、フレーム受信処理でフレーム受信周期と基準周期との比率を算出し、マップデータを参照して算出された比率に対応する中継優先度のランクの下げ幅を選択して、予めフラッシュメモリ13等に記憶されているID毎の中継優先度に選択された下げ幅を反映するようにしてもよい。
Store the ratio between the actual frame reception period and the reference period and the reduction range of the relay priority rank as map data in the
(通信フレーム送信)
図9を用いてフレームバッファに格納された通信フレームを送信する通信フレーム送信処理について説明する。なお、本処理はゲートウェイ装置10のROM14に記憶され、MPU11で実行されるメインプログラム14pに含まれ、メインプログラム14pに含まれる他の処理とともに繰り返し実行される。
(Communication frame transmission)
A communication frame transmission process for transmitting a communication frame stored in the frame buffer will be described with reference to FIG. This process is stored in the
まず、ポインタの内容が示すフレームバッファに通信フレームが格納されているかどうかを調べる。通信フレームが格納されている場合(S11:Yes)、当該通信フレームに対応した中継優先度が設定されている閾値以上かを調べる。中継優先度が設定されている閾値以上である場合(S12:Yes)、当該通信フレームを送信する(S13)。そして、中継優先度を含めたフレームバッファの内容をクリアする(S14,図5(c)の状態)。 First, it is checked whether or not a communication frame is stored in the frame buffer indicated by the pointer content. If a communication frame is stored (S11: Yes), it is checked whether the relay priority corresponding to the communication frame is equal to or higher than a set threshold value. When the relay priority is equal to or higher than the set threshold (S12: Yes), the communication frame is transmitted (S13). Then, the contents of the frame buffer including the relay priority are cleared (S14, state shown in FIG. 5C).
次いで、ポインタの内容をインクリメントして次のフレームバッファの位置とし(S15)、送信処理終了条件が成立するまで、ステップS11〜S15までの処理を繰り返す。一方、ポインタの内容が示す(S16:YES)フレームバッファに通信フレームが格納されていない場合(S11:No)は、ポインタの内容をインクリメントして次のフレームバッファの通信フレームの有無を調べる(S15→S11)。 Next, the contents of the pointer are incremented to the position of the next frame buffer (S15), and the processes from step S11 to S15 are repeated until the transmission process end condition is satisfied. On the other hand, when the communication frame is not stored in the frame buffer indicated by the content of the pointer (S16: YES) (S11: No), the content of the pointer is incremented to check whether there is a communication frame in the next frame buffer (S15). → S11).
ポインタは、フレームバッファに格納されるIDの示すデータ本体あるいは個別のデータのうちで、送信待ちのフレームバッファの位置すなわちアドレスを示している。ポインタの初期値はフレームバッファの先頭アドレスで、ポインタの内容がフレームバッファの末尾アドレスのときにインクリメントされるとフレームバッファの先頭アドレスに戻る。 The pointer indicates the position, that is, the address of the frame buffer waiting for transmission among the data body indicated by the ID stored in the frame buffer or individual data. The initial value of the pointer is the top address of the frame buffer, and when incremented when the pointer content is the end address of the frame buffer, the pointer returns to the top address of the frame buffer.
送信処理終了条件としては、以下のいずれを用いてもよい。
(1)通信フレーム送信処理開始後一定時間経過後に送信処理終了条件を成立させる。つまり、通信フレーム送信処理の実行時間を一定時間に制限する。
(2)所定の数の通信フレームを送信した場合に送信処理終了条件を成立させる。
(3)所定の数のフレームバッファを参照した場合に送信処理終了条件を成立させる。つまり、ポインタのインクリメント分が所定の値となった場合に送信処理終了条件を成立させる。
Any of the following may be used as the transmission processing end condition.
(1) The transmission processing end condition is satisfied after a predetermined time has elapsed after the communication frame transmission processing is started. That is, the execution time of the communication frame transmission process is limited to a certain time.
(2) The transmission processing end condition is satisfied when a predetermined number of communication frames are transmitted.
(3) The transmission processing end condition is satisfied when a predetermined number of frame buffers are referred to. That is, the transmission process end condition is satisfied when the increment of the pointer reaches a predetermined value.
なお、通信バスの通信速度や通信フレームの最小/最大長といった物理的制約と、ゲートウェイ装置の処理構成によって決められる繰り返し処理のタイミングといった時間的制約とから、最大実受信処理時間は予め予測することができる。すなわち、1回の処理でバッファ16b,17bあるいはバッファ12aに蓄積された通信フレームを全てフレームバッファに格納することができるように通信フレーム受信処理,メインプログラム14pが構成されている。同様に、その周回の処理で少なくとも1フレームの通信フレームを送信できるように、通信フレーム送信処理,メインプログラム14pが構成されている。 Note that the maximum actual reception processing time should be predicted in advance based on physical constraints such as the communication speed of the communication bus and the minimum / maximum length of the communication frame, and time constraints such as the timing of repeated processing determined by the processing configuration of the gateway device. Can do. That is, the communication frame reception process and the main program 14p are configured so that all communication frames stored in the buffers 16b and 17b or the buffer 12a in one process can be stored in the frame buffer. Similarly, the communication frame transmission process and the main program 14p are configured so that at least one communication frame can be transmitted by the circulation process.
以上、本発明の実施の形態を説明したが、これらはあくまで例示にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づく種々の変更が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, these are merely examples, and the present invention is not limited to these embodiments, and the knowledge of those skilled in the art can be used without departing from the spirit of the claims. Various modifications based on this are possible.
10 ゲートウェイ装置
11 MPU(中継優先度設定手段,閾値設定手段,検索手段,監視手段)
12 RAM
14 ROM
16 第1通信I/F(受信手段,送信手段)
17 第2通信I/F(受信手段,送信手段)
10
12 RAM
14 ROM
16 First communication I / F (reception means, transmission means)
17 Second communication I / F (reception means, transmission means)
Claims (9)
前記ネットワークからの通信フレームを受信してフレームバッファに格納する受信手段と、
前記フレームバッファに格納された通信フレームに中継優先度を設定する中継優先度設定手段と、
前記フレームバッファに格納された通信フレームを前記中継優先度に基づいて前記ネットワークに送信する送信手段と、
を備えることを特徴とするゲートウェイ装置。 In a gateway apparatus in which a plurality of networks in which a plurality of control units are connected by communication lines are formed, and the plurality of networks are connected to perform communication frame reception processing and transmission processing.
Receiving means for receiving a communication frame from the network and storing it in a frame buffer;
Relay priority setting means for setting a relay priority for a communication frame stored in the frame buffer;
Transmitting means for transmitting the communication frame stored in the frame buffer to the network based on the relay priority;
A gateway device comprising:
前記中継優先度設定手段は前記通信種別情報に応じて前記中継優先度を設定する請求項1ないし3のいずれか1項に記載のゲートウェイ装置。 The communication frame includes communication type information indicating the type of communication content,
The gateway device according to claim 1, wherein the relay priority setting unit sets the relay priority according to the communication type information.
前記中継優先度設定手段は前記識別情報に応じて前記中継優先度を設定する請求項1ないし4のいずれか1項に記載のゲートウェイ装置。 The communication frame includes identification information of the control unit;
The gateway device according to claim 1, wherein the relay priority setting unit sets the relay priority according to the identification information.
前記中継優先度設定手段は前記通信状態に基づいて前記中継優先度を設定する請求項1ないし5のいずれか1項に記載のゲートウェイ装置。 Comprising monitoring means for monitoring the communication state of the network;
The gateway apparatus according to claim 1, wherein the relay priority setting unit sets the relay priority based on the communication state.
前記中継優先度設定手段は当該通信フレームの受信量に応じて前記中継優先度を設定する請求項6に記載のゲートウェイ装置。 The monitoring means monitors the received amount of the communication frame;
The gateway apparatus according to claim 6, wherein the relay priority setting unit sets the relay priority according to a reception amount of the communication frame.
前記送信手段は前記検索された通信フレームを前記ネットワークへ送信する請求項1ないし7のいずれか1項に記載のゲートウェイ装置。 Search means for searching for a relay frame in which the relay priority is included within a predetermined range from communication frames stored in the frame buffer;
The gateway device according to claim 1, wherein the transmission unit transmits the searched communication frame to the network.
The gateway device according to claim 8, wherein the predetermined range can be changed by a predetermined timing or a storage state of the communication frame in the frame buffer.
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